电源激发下SNMR技术的可行探讨教学-ppt课件

1、电源激发下电源激发下SNMR技术的技术的可行性讨论可行性讨论 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月冯冯 奎奎专业：地球物理与专业：地球物理与动力学动力学 :fengkui0600410 :fengkui06004104126 4126 指点教师：指点教师：XXXXXX 地球物理与空间信息学院IGG1 1中国地质大学08学士论文争辩 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGG 报告提纲：报告提纲：n 1、SNMR研讨现状，问题引出n 2、NMR原理，中心回线激发方式n 3、电源激发下的磁场

2、计算 n 4、结论与建议n 致 谢2 2 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGGp1.1、SNMR研讨现状 1978年前苏联研制出首台核磁共振找水仪器Hydroscope，1994年，法国地调局BRGM与俄罗斯协作，由法国IRIS公司制造，于 2019年消费出6套核磁共振感应系统NUMIS。 NUMIS系统是俄罗斯 hydroscope的改良型， 在制造工艺、分量和抗干扰才干方面有许多改良。2019年NUMIS 勘探深度100米晋级为Numisplus勘探深度150米。2019年法国IRIS公司又研制出轻便型的NUMISLi

3、te 勘探深度为50米。3 3 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGG Hydroscope NUMIS4 4 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGGSNMR技术在地质工程，环境维护等领域都表现出宏大的开展潜力。用来监测滑坡面附近的地下水活动用来检测水中烃有机物的污染用来处理堤坝渗漏、高速公路检测、考古研讨等问题 运用范围的拓展使传统的中心回线收发方式曾经不能满足更多特定需求，如，在处理堤坝渗漏问题上，需求一种占地面积小，铺设简单，主要针对浅部的激发方式，

4、所以对于电源激发方式的研讨探求有着重要的真实意义。5 5 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGGp 运用电源有限长接地导线激发的优点是：l 铺设简单，占地面积小，能适用苛刻任务条件l一次激发，多道接纳，大大提高任务效率l 改点状接纳为面状接纳，还可运用竖直小线圈接纳横向信号l 信息丰富，反演不需插值，有效提高反演精度l 可以在接纳过程中综合其它电阻率方法，实现多参数反演6 6 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGGp2.1 NMR景象X 轴原 点Z 轴Y

5、轴图图2.1-1 磁矩在磁场中的旋进运动磁矩在磁场中的旋进运动 图图2.1-2 核的弛豫过程核的弛豫过程 1022TMMBMBMdtdMTMBMBMdtdMTMBMBMdtdMzxyyxzyzxxzyxyzzyx7 7 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGGp2.2 SNMR的任务原理8 8 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGGpSNMR技术特点直接找水，在探测深度范围以内，若地层中有自由水存在，就 会有 NMR 响应，反之则没有响应。反演解释具有量化的

6、特点，信息量丰富，从测深资料中可以提取含水层的 深度、厚度、含水量以及平均孔隙度等参数。经济快速，完成一个测点费用仅为同等情况下水文勘探钻孔1/10。 可以快速确定出水井位和圈定找水远景区。缺点是：勘探深度有限，目前还只能勘探150米以内的深度，再就是核磁共振仪器的灵敏度高，它可以接收纳伏级信号，而有效信号相对较弱，容易受电磁噪音的干扰。9 9 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGGp2.3中心回线激发方式 0111011,daJrJekkIakzrHzkr 0101021,daJrJekkIazrHzkz20020k102

7、1021jk1010 通常，两端接地的载流直导线产生的场不能近似的当作电偶极的场，只需当观测点距载流导线中心的间隔不小于导线长度的5-10倍时，它的场才干用偶极场近似。观测点较近时，需对场量沿导线积分。 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGGp3.1 电源激发下载流导线的磁场11 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGG111023103400441055006610()()()()()()AC J mr dmAC J mr dmAC Jmr dmAC J

8、mr dmAC Jmr dmAC J mr dm0112031()22LLxLLiI xIEAAiAdxr6()2LzLIyHA dxr01121()2LyLiIyEAAr42LxLIyHAr 45()2LLyLLIxHAA dxr 11/CmR*21/Cm R321Cm C43CmC54(1)CmC65Cm C12 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGG*11111 1222cothcothcoth(coth)NNmmRm hm hmm1111111 12222cothcothcoth(coth)NNNNmmRm hm h

9、mm*11*11211211121122*1112311222311112231122223311cothcothcothcothcothcothcoth(coth)cothcothcoth(coth)RRmRm hmmRm hmmmRm hm hmmmmRm hm hmm13 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGG111023103400441055006610()()()()()()AC J mr dmAC J mr dmAC Jmr dmAC J mr dmAC Jmr dmAC J mr dmpHankel变换的求解

10、14 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGGhj0.12950.27970.38180.41800.38180.27970.1295aj-0.9491-0.7415-0.405800.40580.74150.9491高斯七点求积的权系数和节点：高斯七点求积的权系数和节点：利用高斯七点求积公式计算的利用高斯七点求积公式计算的Hankel积分的值实部积分的值实部 r(m) A1A2 A3 A4A5A610-1.93173.74990.25830.46870.8319-0.9658200.61602.50000.00440.209

11、00.43560.3080300.65431.2500-0.08510.0988-0.17850.327140-0.2616-0.1245-0.12820.0154-0.3274-0.130850-0.8972-1.2500-0.1486-0.07840.1255-0.4486()()MnjjjjjPh f aJa r15 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGGp均匀半空间下线元的场电流分布关于主剖面对称，垂向分量叠加为零，磁场只需程度分量 知介质均匀充溢Z0的半空间，异性点源在X轴正负100m 位置激发，最大激发电流50A

12、，频率2000Hz，只思索量值大小，以下图给出了0.2s线元主剖面XZ平面上的磁场分布 16 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGG17YZ剖面磁场垂向分量 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGG18YZ剖面磁场程度分量 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGGY(m)Z(m)Bz(T)Br(T)线元线圈线元线圈5000.01015.949e-62.0300e-451.1524e-50.0

13、0994.524e-61.6393e-4100.8418e-50.00941.209e-62.8572e-4150.1311e-50.00870.804e-63.7246e-4200.0242e-50.00790.061e-64.1974e-410000.01045.23e-62.7803e-450.909e-50.01014.18e-63.5024e-4100.226 e-50.00962.6e-65.9930e-4150.0739e-50.00881.59e-67.7571e-4200.0205e-5 0.00801.03e-68.6661e-4 电源激发和中心回线激发的磁场量值比较 YZ

14、剖面19 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGG1、同种电流强度下，相比于回线激发的磁场值来讲，线元激发的场值偏小，而且沿深度和横向衰减都很快。2、可行性：电源激发的磁场量值几乎和背景地磁场数量级相当万Nt，由于地磁场可以使地下含水层中的氢质子产生进动，那么电源激发的磁场同样可以产生这一效果，假设进一步加大激发电流，激发的磁场会更大，所以采用电源激发从实际上讲是可行的。进一步可以研讨弱磁环境下的SNMR技术。3、 电源主要激发出的是横向磁场，在接纳时可以思索添加竖直线圈接纳，这样就可以同时获得地下含水层横向的信息。p小结20

15、 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGGp3.2 电源激发下异性点源的磁场xBBjMARBR() I() I0z0cos()I = It均匀半空间：2ABI11URR（）层状介质：00( )()mznnUA m eJmr dm21 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGGxBBjMARBR() I() I0zcos()I =t22 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGG H X(m)010

16、2030405060Z(m)00.12250.13310.15470.16770.16890.170.2821100.10230.11280.13440.14730.15190.140.2801200.08150.0920.11340.1160.14010.12610.175300.06030.07070.0920.08420.11750.09220.1487400.04880.04910.07010.07190.08450.05790.0924500.0470.04720.0480.04940.05130.05380.0567600.0450.04520.04580.04680.04820.

17、04990.0518700.0430.04320.04360.04430.04530.04640.0476800.0410.04110.04140.04190.04260.04330.044X从从060m，Z从从080m范围的磁场值变化范围的磁场值变化 -610T（ ） 3040m深度内磁场衰减较快，尤其在两极附近磁场大小几乎无变化23 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGG YZ剖面上的磁场变化 磁场沿Z向 变化比沿Y向猛烈24 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间

18、信息学院IGGp4.1 结论运用电源激发的磁场量值和地磁场相当，证明了电源也可以使地下含水层中氢质子产生进动，进而产生FID信号的能够性。p4.1 结论 可行性主要激发出横向磁场，衰减快，穿透深度有限，但间隔越深衰减越慢。占地面积小，信息丰富，可以一次激发，多道接纳，实现面状采集。可以用竖直线圈和程度线圈同时接纳，得到目的含水层的垂向和横向信息。优缺陷优缺陷25 CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES 二零零八年六月 地球物理与空间信息学院IGGp4.2 建议 用电源替代磁源作为SNMR激发源的是一个开创性的大胆想象。目前SNMR在一维方向上的开展已趋于成熟，如何突破一维的限制向高维方向开展，是SNMR技术当今开展的难点也是热点问题。本文针对性的提出了电源激发的方式，在第三章用大量篇幅推导了层状介质下电源激发的磁场公式， 限于时间关系，本